基于ProE的三通管注射模设计

￡？黥黧蔗淼㈣Ｔｅｌ：４００８—８６２－８６８耐④斯墓瓢鳞勘矗慧嘉磊Ｈｔｔｐ：＃ｗｗｗ．ｎｉｃｅｍａｃｈｉｎｅ．ｎｅｔＥ—ｍａｉｌ：ｎｉｃｅ＠ｎｉｃｅｍａｃｈｉｎｅ．ｎｅｔＨｔｆｐ：／／ｗｗｗ．ｄｙｚ－ｔｌｆ．ｃｏｍ基于Ｐｒｏ／Ｅ的三通管注射模设计徐超辉，侯银海天津工程师范学院机械工程学院（天津３００２２２）【摘要】模具工业的发展与现代工业的发展密切相关。在本文三通管模具设计中，充分体现Ｐｒｏ／Ｅ在注射模设计中的高效与便捷。关键词：三通管；注射模；一模两腔；侧向抽芯机构中图分类号：ＴＱ３２０．６６Ｄｅｓｉｇｎｏｆ文献标识码：Ｂ文章编号：１６７１—３５０８—２００９—０６—５４—３３０ｏｆｔｈｅＴｅｅＰｉｐｅＢａｓｅｄｏｎＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄＰｒｏ／Ｅａｌｅ【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｄｉｅ＆ｍｏｌｄｔｅｅｉｎｄｕｓｔｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｍｏｄｅｒｎｉｎｄｕｓｔｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄ．ＥｍｂｏｄｉｅｓｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆＰｒｏ／Ｅｓｏｆｔｗａｒｅｉｎｔｈｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｐｉｐｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｅｐｉｐｅ；ｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄ；ｔｗｏ－ｃａｖｉｔｙｍｏｌｄ；ｓｉｄｅｃｏｒｅ－ｐｕｌｌｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ１引言自２０世纪８０年代起，经过多年的发展，中国已进（２）工艺评测检查。入模具生产大国之列，但还不是模具强国。现在国内可以生产单套重量达６０ｔ的大型模具、型腔精度达Ｏ．５为ＣＡＭ自动编程的联合属性加工，提供了可靠高效快捷的数据（见图２０）。为了对设计的模具进行工艺验证，ＭＯＬＤ设计模块提供了Ｔ艺解析功能，可对模具机构进行运动检查、干涉缝隙检查，可计算主要模板的受力分析和注射压力模板的校核，为设计者提供了科学依据，确保了模具的结构设计符合注射丁艺要求（见图１９）。图２０零件属性管理４结束语图１９干涉、缝隙检查ＳＩＮＯＶＡＴＩＯＮ软件的注射模ＭＯＬＤ设计过程提供了业界习惯的设计流程，但又不受操作流程限制，可满足各类用户对注射模设计的需求。注塑件变形预测补偿、上下模型和模架可灵活设计、装配体部件之间可相互关联、软件平台的所有功能都可调用交互设计，全面的设计功能被引用到了整个塑料成型工程设计过程中。因此，ＳＩＮＯＶＡＴＩＯＮ的注射模设计方案为行业用户提供了强大的动力，成为深受制造业用户喜欢的专业设计平台。（３）完善的零件属性管理。模具的所有标准件和加工零件都将自动的登录到零件表中，设计者可按工艺要求对加工件进行工艺设置，确定加工件的加工工艺参数和技术要求，并且可将零件表中的数据输出为ＢＯＭ表和以ＣＳＶ或ＥＸＣＥＬ格式输出。输出数据可被企业的ＰＤＭ管理系统和辅助生产加工所引用。部件特征属性的定义，《模具制造））２００９年第８期①万方数据・３９・＃－－－ｐ铁立方超级塑胶模架－Ｐ＇一为制模企业大幅降低成本，缩短交期Ｔｅｌ：４００８－８６２－８６８Ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｙｚ－ｔｌｆ．ｃｏｍ耐⑤新墓飘龛赛嚣轰慧嘉磊Ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｉｃｅｍａｃｈｉｎｅ．ｎｅｔＥ－ｍａｉｌ：ｎｉｃｅ＠ｎｉｃｅｍａｃｈｉｎｅ．ｎｅｔ¨ｍ的精密模具、ｌ模７，８００腔的多腔模具及４ｍ／ｍｉｎ以３．２分型面设计在模具设计当中，分析塑件的结构特点，并根据浇口形式，采用主分型面配合侧向抽芯机构的两板式注射模具。注射分型后，将塑件留在动模一侧，由顶杆、推管等推出机构使塑件脱模。在１模两腔的模具布局形式下，首先以塑件的最大面，即中心面为主分型面，分开动定型腔；考虑到塑件有侧孔及通孑Ｌ，因此增加两个侧抽芯机构和开模方向上的型芯分型面。主分型面如图３所示，侧分型面如图４所示。上挤出速度的高速模具。ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技术已在模具行业中基本普及，ＰＤＭ、ＣＡＰＰ、ＥＲＰ等信息化技术已在部分重点骨干模具企业中应用，ＲＰ／ＲＴ、高速加工、复合加工、逆向工程、并行工程、虚拟网络等技术已在少数模具企业开始应用。２图３三通管模具的主分型面生来有精大件匀陬｜堇一一一一～一一图６所示。图４三通管模具的侧分型面３．３成型零件的结构形式及设计成型零件是直接成型塑件的零件，在本设计中采用Ｐｒｏ／Ｅ制造（ＭＦＧ）模式，该模式下的参照模型与成型零件的制造都在ＥＭＸ中进行。由于采用自顶向下的设计方法，所以通过分割体积块的方法从毛坯得到型腔（可直接作为定模板、动模板）和型芯。分割后的动定模板如图５所示，型芯如３引较埔口塑一一一一一图２ｊ通管模具的型腔布局・４０・图５分割体积块形成的动、定模板图６分割体积块形成的型芯３．４浇注系统设计《模具制造＞＞２００９年第８期万方数据一铁最方超级塑胶模架＿一为制模企业大幅降低成本．缩短交期Ｔｅｌ：４００８—８６２—８６８耐①斯爨飘怠纂嚣轰蕉錾嘉磊Ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｉｃｅｍａｃｈｉｎｅ．ｎｅｔＥ－ｍａｉｌ：ｎｉｃｅ＠ｎｉｃｅｍａｃｈｉｎｅ．ｎｅｔＨｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｙｚ－ｔｌｆ．ｃｏｍ设计当中，采用潜伏式浇口如图７所示。它是由点浇口衍变而来的一类浇口，其共同点是将点浇口的引导孔斜插潜入分型面一侧的模板内，使点浇口得以设置在制品侧面、底面和内表面等隐蔽处。目的是在能够满足塑件结构要求的前提下，力争减小塑件应力和提高塑件表面质量。的零件必须制成可侧向移动的活动型芯，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后再把塑件从模内推出，否则就无法脱模。图８加冷却系统之前制品的冷冻时间图７潜伏式浇口３．５塑件冷却分析在塑料注射模的成型过程中，塑件的质量很大程度上受到模温的影响，因为针对不同的塑料，其收缩率会有所不同，所以，要根据所设计模具的结构等特点估计合适的模温，从而得到高质量的塑件。为了提高塑件质量，提高生产效率，选用合理的冷却系统是很重要的。结合设计要求和ＭＰＩ软件分析进行冷却系统的设计方案优化如下：图９加冷却系统之后制品的冷冻时间带动侧向成型零件作侧向分型抽芯和复位的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。在本模具设计当中，有两处侧孑Ｌ，所以就要设置侧抽芯机构。此侧抽鉴于所选塑件材料为ＰＶＣ，熔体温度在２２０℃左右，型腔温度为４０％左右。基于上述设计原则，采用的冷却管道直径为４，８ｍｍ，分别在动模板和定模板上机构当中采用斜导柱分型抽芯机构。它具有结构简单，安全可靠等特点。侧抽芯设计如图１０所示。开通冷却水道，水道开模方向中心距６６ｒａｍ，垂直于开模方向中心距８５ｒａｍ。冷却介质为水，水温２５％；考虑到冷却水在冷却通道中必须呈湍流状态，以保证参与冷却的水量越多，冷却效果越好（即雷诺指数Ｒｅ应大于４０００）。同时，为方便与外界连接，在冷却水道的两侧分别安装喷嘴和接头。将塑件模型经Ｐｒｏ／Ｅ导出枣．ｓｔｌ文件，由ＭｏｌｄＦｌｏｗＰｌａｓｔｉｃＩｎｓｉｇｈｔ图１０侧抽芯机构示意图６．１对塑件网格化并作相应网格修复，３．７推出机构设计注射模在注塑机上合模注射结束后，都必须将模具打开，待成型靼件及浇注系统的凝料从模具中脱出，最后完成推出脱模的机构称为推出机构或脱模机构。推出机构的动作通常是由安装在注塑机上的顶根据设计要求设置参数，分析加冷却系统及优化前后的结果如图８、图９所示。通过分析以上结果，得出在合理的布置冷却水道后，塑件的冷却时间缩短ｌＯｓ左右，大大提高了生产效率，节约了生产成本。３．６侧向分型与抽芯机构设计在注射成型中，塑件上存在与开合模方向不同的内侧或外侧孔、凹槽或凸台时，塑件就不能由推杆、推管等推出机构直接推出脱模，此时，模具上成型该处《模具制造））２００９年第８期杆配合液压缸来完成的。本次三通管推出机构包括两个直接推出塑件的推管和一个用于顶出浇注系统的推杆。设计如图ｌＩ所示。・４１・万方数据●－＇●为制模企业大幅降低成本，缩短交期一铁最方超级塑胶模架耐⑤新墓撬龛爨勘轰麓塑嘉磊Ｔｅｌ：４００８－８６２－８６８Ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｙｚ—ｔｌｆ．ｃｏｒｎＨｔｔｐ：ＨｎｎＮｗ．ｎｉｃｅｍａｃｈｉｎｅ．ｎｅｔＥ－ｍａｉｌ：ｎｉｃｅ＠ｎｉｃｅｍａｃｈｉｎｅ．ｎｅｔ计所预选注塑机ＸＳ—ＺＹ一６０，进行最大注射量、最大注射压力、锁模力和开模行程的校核与计算。（１）最大注射量的校核。注射量是指注塑机的螺杆或柱塞作一次最大行程对空注射时所能达到的注射量。当塑料注射成型机最大注射量以最大注射容积一标定时，按公式（２）校核：图１１推出机构不ｆｔ．图剧Ｋ‰≥Ｖ，４＝ｎＶｔ＋Ｖａ（２）当塑料注射成型机最大注射量以最大注射质量Ｉ耄ｌ标定时，按公式（３）校核：４．１合模导向机构的设计与校核删一≥Ｍ料＝ｎＭ甥＋Ｍ浇（３）式中卜最大注射量的利用系数，取值参考表１所示ｙ二、帆。。一注塑机最大注射容积、质量ｃｍｇ）ＩＬ‰、吖柯——塑件体积、质量（包括塑料制品、浇道凝料和飞边等）（ｃｍ３、ｇ）Ｆ艮Ｉ角。导套孔最好做成通孔，否则会由于孑Ｌ中的气体无ｙ扒Ｍ塑——单件制品体积、质量（Ｐｒｏ／Ｅ设计模型）（ｃｍ３ｇ）ｎ——型腔个数ｙ浇、Ｍ浇——浇注系统的体积、质量（ｃｍ３、ｇ）雕燃言鬻继一曲表１常用热塑性塑料的密度和压缩比塑料名称密度（ｇ／ｃｍ３）压缩率Ｋ塑料名称密度（ｃｍ３）压缩率ＫＰＶＣ（硬）１．３５～１．４５２．３ＡＢＳ１．０～１．１１．８～２．ＯＰＶＣ（软）１．１６一１．３５２．３尼龙】．０９—１．１４２．０～２．１ｌ受Ｉ对于柱塞式注塑机是以质量为标准来规定的，根一般抽芯距取侧孔深度加２～３ｍｍ。本塑件侧孔Ｊ《ｐＪ深为２５．５ｍｍ，所以取ｓ：２８ｍｍ。据生产经验的总结，实际注射量岛应该是注塑机最大注射量Ｇ的８０％以内。ｌ刍Ｉ计算：Ｇ．＝３６．４７８９ＧＭ≤Ｇｘ８０％＝４８９Ｊ墓Ｉ艄．ｃ咖（１）经过校核，ｘＳ－ｚ一６０注塑机的最大注射量为６０９能满足设计要求。（２）注射压力的校核。注射压力校核的目的是校核注塑机的最大注射压力能否满足塑件成型的需要。注塑机最大注射压力应该稍微大于塑件成型所需要的注射压力，即满足公式（４）：式中尸卜注翅机最大注塑压力（Ｎ）Ｐｏ≥Ｐ（４）卜塑件成型所需的注射压力（ＭＰａ）由于该产品的材料是聚氯乙烯，查表得出：其成万方数据・４２・《模具制造））２００９年第８期￡了黥翳纛豁燃Ｔｅｌ：４００８—－８６２—－８６８耐⑤新冀髓篡勘轰慧翥磊Ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｉｃｅｍａｃｈｉｎｅ．ｎｅｔＥ—ｍａｉｌ：ｎｉｃｅ＠ｎｉｃｅｍａｃｈｊｎｅ．ｎｅｔ１２Ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｙｚ－ｔｌｆ．ｃｏｍ型所需得注射压力为８０。１００ＭＰａ；ＸＳ—ｚ一６０注塑机的最大注射压力为１２２ＭＰａ。因此，注塑机的最大注射压力能满足设计要求。（３）锁模力的校核。锁模力又称合模力，是指注塑机的合模装置对模具所能施加的最大夹紧力。模腔压力有顶开模具的趋势，为保证注射成型过程模具不致被顶开产生溢料，锁模力必须大于型腔内熔体压力与浇注系统在分型面上的投影面积和的乘积，即满足公式（５）：凡≥肚Ｐ模Ａ分×１００％（５）图１２模具装配图１．定模座板２．导套３．锁紧螺钉４．斜导柱５．塑件６．型芯７．定位环８．浇口套９．冷却水道ｌＯ．侧型芯１１．锁紧块１２．定模板板１６．推板１３．动模板１４．垫板１５．推杆固定式中Ｒ一注塑机的公称锁模力（Ｎ）ＭＰａ），取２４．５ＭＰａＰｒ＿幞内平均压力（型腔内的熔体平均压力Ａ匀——塑件、流道、浇口在分型面上的投影面卜注射压力在型腔内所产生的作用力（Ｎ）已知Ｆｏ＝５００ＭＰａ（ＸＳ—Ｚ一６０注塑机锁模力），根据积之和（ｔｉｎ３）１７．固定螺钉１８．限位钉１９．动模座板２０．锁紧螺钉２１．垫块２２．推管２３．推杆２４．导柱纳如下：（１）在进行侧抽芯机构设计时，遇到了侧型芯不能顺利抽出的现象，最后重新修改了部分结构，完成经验取Ｐ攥＝２４．５ＭＰａ，用Ｐｒｏ／Ｅ分析出Ａ分＝２３．３ｃｍ２。则Ｆ＝５７，０８５Ｎ，符合设计要求。（４）开模行程的校核。塑件脱模工艺过程。（２）在进行塑件推出机构设计时，考虑到三通管特殊的结构因素，选择了推管与推杆相结合的方案，这样使得推出力均匀而稳定，避免塑件产生额外应力。（３）在进行冷却系统设计时，充分利用ＭＰＩ软件塑料注塑机的开模行程是有限的，开模行程应该满足分开模具取出塑件的需要。因此，注塑机的开模行程必须大于取出塑件所需的开模距离。本设计所选注塑机ＸＳ—Ｚ一６０与最大开模行程大小由连杆机构（或移动缸）的最大冲程决定，而与模具厚度无关。对于单分型面模具，开模行程按公式（６）校核：５≥日１＋也＋（５～１０）（６）对冷却水道进行优化，最终得到合理的方案，缩短了塑件成型周期，降低了生产成本。模具设计是一项颇具综合能力的技术，设计中会遇到的很多技术难题，单靠一些理论知识是完全不够的，这就要求设计人员从多方面查阅资料，借鉴前人的实践及理论经验作为指导。式中ＳＬ一注塑机最大开模行程（移动模板行程）（ｍｍ）日．——型芯高度（ｒａｍ）现——包括浇注系统在内的塑件高度（ｍｍ）利用Ｐｒｏ／Ｅ分析得到：日Ｉ＋见＋（５—１０）＝４０＋１２６＋５＝１７ｌｍｍ７参考文献【１】谭雪松．新编塑料模具设计手册【Ｍ】．北京：人民邮电出版社．２００７．【２】李军．精通Ｐｒｏ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ中文野火版模具设计篇【Ｍ】．北京：中国青年出版社，２００４．【３】许发樾．实用模具设计与制造手册【Ｍ】．北京：机械工业出版社，２００１．【４】温志远．塑料成型工艺及设备［Ｍ】．北京：北京理工大学出因此，通过上面的计算和校核，可知１８０ｍｍ（ＸＳ—Ｚ一６０注塑机开模行程）的开模距离能够满足设计要求。５三通管模具装配示意图三通管模具装配示意图如图１２所示。６结束语至此，三通管模具设计工作全部完成。现在对设计过程中所遇到的问题、相应地解决方案以及要点归《模具制造）２００９年第８期版社，２００８．【５】邹继强．塑料制品及其成型模具设计【Ｍ】．北京：清华大学出版社，２００５．①万方数据・４３・基于Pro/E的三通管注射模设计作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期：被引用次数：徐超辉，侯银海天津工程师范学院机械工程学院,天津,300222模具制造DIE&MOULDMANUFACTURE2009，9(80次参考文献(5条1.谭雪松新编塑料模具设计手册20072.李军精通Pro/ENGINEER中文野火版模具设计篇20043.许发樾实用模具设计与制造手册20014.温志远塑料成型工艺及设备20085.邹继强塑料制品及其成型模具设计2005相似文献(6条1.期刊论文高乃杰.GaoNaijie阀体三通管注射模设计-模具工业2001,""(2介绍了阀体三通管注射模的结构。大型芯抽芯直接利用型芯进行导向、锁紧，抽芯型芯采用前、后导向环导向，模具结构紧凑，加工简便。2.期刊论文黄诗君.陈绮丽.张宏超.HUANGShi-jun.CHENQi-li.ZHANGHong-chao顺水三通管注射模液压抽芯机构的设计-机床与液压2005,""(6对塑料三通管进行了工艺分析,并设计了注塑成形模具.在模具中巧妙设计了浮动式液压二次抽芯机构,解决了塑料顺水三通管小管径连接处弧形孔的成型,同时还设计了液压系统来控制三个油缸的开合动作顺序,避免了从三个方向抽芯脱模时型芯之间的动作干涉问题.实际生产证明,该模具设计合理、